终稿加速度、力、质量
- 格式:doc
- 大小:86.00 KB
- 文档页数:13
如何设置ansys的单位如何设置ansys的单位摘要:本文对使用有限元软件分析工程问题时的材料性能单位问题作了一些探讨,通过实例说明了如何统一各物理量的单位,以保证分析结果的正确。
关键词:有限元、材料性能、单位大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位,不同问题可以使用不同的单位,只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。
但是,由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量,如果只是按照习惯采用常用的单位,表面上看单位是统一的,实际上单位却不统一,从而导致错误的计算结果。
比如,在结构分析中分别用如下单位:长度–m;时间–s;质量– kg;力 - N;压力、应力、弹性模量等–Pa,此时单位是统一的。
但是如果将压力单位改为 MPa,保持其余单位不变,单位就是不统一的;或者同时将长度单位改为 mm,压力单位改为 MPa,保持其余单位不变,单位也是不统一的。
由此可见,对于实际工程问题,我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位,而是必须遵循一定的原则。
物理量的单位与所采用的单位制有关。
所有物理量可分为基本物理量和导出物理量,在结构和热计算中的基本物理量有:质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多,如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等,都与基本物理量之间有确定的关系。
基本物理量的单位确定了所用的单位制,然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。
具体做法是:首先确定各物理量的量纲,再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。
基本物理量及其量纲:. 质量 m;. 长度 L;. 时间 t;. 温度 T。
导出物理量及其量纲:. 速度:v = L / t;. 加速度: a = L / t 2;. 面积: A = L 2;. 体积: V = L 3;. 密度:ρ= m / L 3;. 力:f = m · a = m · L / t 2;. 力矩、能量、热量、焓等:e = f · L = m · L 2 / t 2;. 压力、应力、弹性模量等: p = f / A = m / (t 2 · L) ;. 热流量、功率:ψ= e / t = m · L 2 / t 3;. 导热率: k =ψ/ (L · T) = m · L / (t 3 · T);. 比热:c = e / (m · T) = L 2 / (t 2 · T);. 热交换系数:Cv = e / (L 2 · T · t) = m / (t 3 · T). 粘性系数:Kv = p · t = m / (t · L) ;. 熵:S = e / T = m · l 2 / (t 2 · T);. 质量熵、比熵:s = S / m = l 2 / (t 2 · T);在选定基本物理量的单位后,可导出其余物理量的单位,可以选用的单位制很多,下面举两个常用的例子。
实验:探究加速度与力、质量的关系知识集结知识元实验:探究加速度与力、质量的关系知识讲解实验:探究加速度与力、质量的关系1.实验目的、原理实验目的:验证牛顿第二定律,即物体的质量一定时,加速度与作用力成正比;作用力一定时,加速度与质量成反比.实验原理:利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法,采用控制变量法研究上述两组关系.如图所示,通过适当的调节,使小车所受的阻力忽略,当M和m做加速运动时,可以得到当M>>m时,可近似认为小车所受的拉力T等于mg.本实验第一部分保持小车的质量不变,改变m的大小,测出相应的a,验证a与F的关系;第二部分保持m不变,改变M的大小,测出小车运动的加速度a,验证a与M的关系.2.实验器材打点计时器,纸带及复写纸,小车,一端附有滑轮的长木板,小桶,细绳,砂,低压交流电源,两根导线,天平,刻度尺,砝码.3.实验步骤及器材(1)用天平测出小车和小桶的质量M和m,把数值记录下来.(2)按下图所示把实验器材安装好.(3)平衡摩擦力:在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动其位置,直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止.(4)将砂桶通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,使小车运动,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带,并在纸带上标上号码.(5)保持小车的质量不变,改变砂桶中的砂量重复步骤(4),每次记录必须在相应的纸带上做上标记,列表格将记录的数据填写在表内.(6)建立坐标系,用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,在坐标系上描点,画出相应的图线以验证a与F的关系.(7)保持砂及小桶的质量不变,改变小车的质量(在小车上增减砝码),重复上述步骤(5)、(6)验证a与M的关系.4.数据处理及误差分析(1)该实验原理中,可见要在每次实验中均要求M>>m,只有这样,才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力.(2)在平衡摩擦力时,垫起的物体的位置要适当,长木板形成的倾角既不能太大也不能太小,同时每次改变M时,不再重复平衡摩擦力.(3)在验证a与M的关系时,作图时应将横轴用表示,这样才能使图象更直观.5.注意事项(1)在本实验中,必须平衡摩擦力,方法是将长木板的一端垫起,而垫起的位置要恰当.在位置确定以后,不能再更换倾角.(2)改变m和M的大小时,每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器,而且先通电再放小车.(3)每次利用纸带确定a时,应求解其平均加速度.例题精讲实验:探究加速度与力、质量的关系例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列做法中正确的是()A.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例2.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”,下列说法中正确的是()A.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例3.某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验,下面图甲为其设计的实验装置简图.(1)如图乙所示,为该同学做某次实验得到的纸带,可以判断出这条纸带的运动方向是________.(选“向左”或“向右”)(2)如图丙所示,为该同学根据纸带上的测量数据进行分析处理后所描绘出来的实验图线示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立.则:小车受到沙桶的拉力大小为________N;小车的质量大小为________kg.当堂练习单选题练习1.在验证牛顿第二定律的实验中,按实验要求装置好器材后,应按一定步骤进行,下述操作步骤安排不尽合理,请选择出合理的实验顺序.()(A)保持砂桶里的砂子质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次;(B)保持小车质量不变,改变砂桶里砂子质量,测出加速度,重复几次;(C)用天平分别测出小车和小桶的质量;(D)平衡摩擦力,使小车近似做匀速直线运动;(E)挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点;(F)根据测量数据,分别画出a-F和a-的图线.A.B、D、C、E、A、F B.D、C、E、B、A、FC.C、E、A、B、F、D D.A、B、C、D、E、F练习2.在验证牛顿第二定律的实验中:某组同学用如图(甲)所示装置,采用控制变量的方法,来研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到的力的关系,下列措施中不需要和不正确的是()①首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车,然后再开打点计时器的电源.A.①③⑤B.②③⑤C.③④⑤D.②④⑤练习3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学组装了如图所示的装置.下列说法中正确的是()A.小车释放时应靠近定滑轮B.平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C.电磁打点计时器应实验低于6V的直流电源供电D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量练习4.如图所示,在“验证牛顿运动定律”的实验中,下列做法不正确的是()A.拉小车的细线应该与长木板平行B.小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量C.平衡摩擦力时,必须通过细线挂上小桶和砂D.小车应紧靠打点计时器,先接通电源再释放小车练习5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列做法中正确的是()A.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出练习6.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”,下列说法中正确的是()A.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出填空题练习1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图甲所示的实验装置.图中上下两层水平轨道表面光滑,两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,然后同时停止.(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使________;在实验时,为减小系统误差,应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量(选填“远大于”、“远小于”、“等于”).(2)实验中获得数据如下表所示:其中小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g.实验次数小车拉力F/N 位移x/cm1 Ⅰ0.1Ⅱ0.2 46.512 Ⅰ0.2 29.04Ⅱ0.3 43.633 Ⅰ0.3 41.16Ⅱ0.4 44.804 Ⅰ0.4 36.43Ⅱ0.5 45.56在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点,则表中空格处的测量结果应该是_________.通过分析,可知表中第_______次实验数据存在明显错误,应舍弃.练习2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图a所示的实验装置,把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上.小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车所受拉力用F表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出.(1)如图b为甲同学根据测量数据作出的a﹣图线,图线不过原点的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过(填“大”或“小”);图线的AB段明显偏离直线的原因是.(填选项前字母)A.所挂钩码的总质量过小B.小车与轨道之间存在摩擦C.所用小车的总质量越来越大D.所用小车的总质量越来越小(2)乙、丙同学用同样器材做实验,所用小车总质量分别为M乙和M丙,画出了各自得到的a ﹣F图线如图c所示,由图线可知M乙M丙(填“>”、“=”或“<”).(3)在处理数据时,总是把托盘和砝码的重力当作小车所受牵引力.而实际上小车所受牵引力比托盘和砝码的总重力要一些(选填“大”或“小”).因此,为使实验结论的可信度更高一些,应使托盘和砝码的总质量尽可能一些(选填“大”或“小”).练习3.某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.(1)实验时先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是_________________________________________.(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A 点之间的距离,如图乙所示.已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线,如图丙所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是___________________________;曲线上部弯曲的原因__________________________.练习4.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验:(1)甲同学在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到数据如下表所示。实验次数物体质量m(kg)物体的加速度a(m/s2)物体质量的倒数1/m(1/kg)1 0.20 0.78 5.002 0.40 0.38 2.503 0.60 0.25 1.674 0.80 0.20 1.255 1.00 0.16 1.00根据表中的数据,在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点,并作出图象。②由a-图象,你得出的结论为_____________________________________________。③物体受到的合力大约为_______N。(结果保留两位有效数字)(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变对小车的拉力,由实验数据作出的a-F图象如图2所示,则该图象中图线不过原点的原因是:__________________,小车的质量为________kg.(保留两位有效数字)练习5.在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中,采用如图1所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.(1)当M与m的大小关系满足__________时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量m一定,改变小车及车中砝码质量M,测出相应的加速度,采用图象法处理数据,为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该做_______的图象(填“a-M”或“a-”).(3)如图2(a)是甲同学根据测量数据做出的a-F图线,说明实验存在的问题是_______________________________(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图2(b)所示,两个同学做实验的哪一个物理量取值不同?答:_______________________________________.(5)若实验得到如图3所示的一条纸带,相邻两个计数点的时间间隔为T,B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出,利用这两段间距计算小车加速度的表达式为______________.练习6.某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验.如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放.(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____________;(2)若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示,则d=___________cm;实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t,则小车经过光电门时的速度为____________(用字母表示);(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t,并算出相应小车经过光电门时的速度v,通过描点作出v2-m线性图象(如图丙所示),从图线得到的结论是:在小车质量一定时,____________________.(4)某同学在作出的v2-m线性图象不通过坐标原点,开始实验前他应采取的做法是()A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动.练习7.为了探究物体的加速度与质量的关系,某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置,装置中有电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板(滑轮光滑)、垫块、小车和砝码(总质量用M 表示)、砂和砂桶(总质量用m表示)、刻度尺等,请回答下列问题:(1)实验误差包含偶然误差和系统误差,本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和空气阻力对实验的影响属于__________(填“偶然误差”或“系统误差”).(2)按如图的方式将长木板有计时器的一端适当垫高,以平衡摩擦力,使小车能带动纸带在长木板上做匀速运动.(3)探究小车的加速度与其质量的关系时,可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量.在完成本实验时,为了使沙桶和沙的总重力近似地等于小车的牵引力,则沙桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量的关系应满足____________.(4)在完成实验操作后,将得到的数据用图象进行处理,则小车加速度的倒数与小车和砝码的总质量M的函数图象正确的是_________.练习8.某同学在实验室用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量关系的实验.(1)为了尽可能减少摩擦力的影响,需将长木板的右端垫高,在______(选填“有”或“没有”)沙桶拖动下,轻推一下小车,使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做____________________.(2)通过改变________(选填“沙和沙桶”或“小车”)的质量,可探究加速度与_______(选填“小车”或“沙和沙桶”)质量的关系;(3)如果某次实验打出的纸带如图乙所示,O为起点,A、B、C为过程中的三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,A、B、C到O点的距离在图中乙标出,所用交流电的频率为f,则测出小车运动的加速度为_______________.练习9.某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”.同学们在实验中,都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力.为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力.①下列器材中不必要的是______(填字母代号).A.低压交流电源B.秒表C.天平(含砝码)D.刻度尺②下列实验操作中,哪些是正确的_________ (填字母代号).A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行B.每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器的电源C.平衡摩擦力时,将悬挂小桶的细线系在小车上D.平衡摩擦力时,让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带.A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T.A、B间的距离为x1,A、C间的距离为x2,则小车的加速度a=__________(用字母表达).④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时,分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标,以小车运动的加速度a为纵坐标,利用各自实验数据作出的a-mg图象.a.由小刚的图象,可以得到实验结论:_____________________________________.b.小芳与小刚的图象有较大差异,既不过原点,又发生了弯曲,下列原因分析正确的是__________(填字母代号).A.图象不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B.图象不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C.图象发生弯曲,可能是砂和小桶的质量过大D.图象发生弯曲,可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后,小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变,通过在小车上增加砝码改变小车质量,进行实验并得到实验数据.处理数据时,他以小车和砝码的总质量M为横坐标,为纵坐标,作出-M关系图象,示意图如图丁所示,发现图线从纵轴上有截距(设为b).该同学进行思考后预测:若将砂和小桶总重力换成另一定值(m+△m)g,重复上述实验过程,再作出-M图象.两次图象的斜率不同,但截距相同均为b.若牛顿定律成立,请通过推导说明该同学的预测是正确的.练习10.用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系,带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定.(1)实验时,一定要进行的操作是____________a.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数;b.改变砂和砂桶质量,打出几条纸带c.用天平测出砂和砂桶的质量d.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)以弹簧测力计的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的a-F图象可能正确的是_______(3)若小车匀速运动时,测力计的示数为F,则小车受到的摩擦力为___________(4)若求出的a-F图象的斜率为k,则小车的质量为__________.。
实验:探究加速度与力、质量的关系重/难点重点:1. 怎样测量物体的加速度。
2.怎样提供和测量物体所受的力。
难点:指导学生选器材,设计方案,进行实验,作出图象,得出结论。
重/难点分析重点分析:加速度的测量:由纸带根据公式Δ=2aT,结合逐差法计算出小车的加速度。
在现实中,仅受一个力的情况几乎是不存在的。
一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同学的合力的作用效果是相同学的,因此,在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。
难点分析:本节是探索规律的实验,就是让学生亲身体验探究过程。
在教学师的引导下学生动手、动脑进行设计研究,体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法,在研究电阻、电容等实验中都会用到此法。
只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理研究的方法,达到掌握方法、提高能力的目的。
突破策略一、加速度与力的关系让学生阅读课本,明确以下两个方面内容:1.实验的基本思路:保持物体的质量不变,测量不同学力下的加速度,分析加速度与力的关系。
2.实验数据的分析:根据定性分析判断结果:力越大,加速度越大,猜测a ∝F,n F。
(1)设计表格,如:(2)建立坐标系如图4-2-2:图4-2-2(3)描点(4)连线通过得到的图线,分析a与F的关系。
实验发现a-F图象是一条过原点的直线。
改变小车的质量重复上面步骤,看得出的图象有什么不同学。
二、加速度与质量的关系让学生阅读课本,明确以下两个方面的内容:1. 实验的基本思路:保持物体受力不变,测量不同学质量下的加速度,分析加速度与质量的关系。
2. 实验数据的分析:根据定性分析判断结果:质量越大,加速度越小,猜测a∝1m ,1nm。
(1)设计表格,如:(2)建立坐标系如图4-2-3:a-1m 或a-1nm图4-2-3(3)描点(4)连线得到图线分析,分析a与m的关系。
为了增强学生做实验的目的性,引导学生分析以下内容:这个实验需要测量的物理量有三个:物体的速度、物体所受的力、物体的质量。
《探究加速度与力、质量的关系》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是《探究加速度与力、质量的关系》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、教学反思等几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“探究加速度与力、质量的关系”是高中物理必修一第四章第二节的内容。
这一节是牛顿第二定律的实验基础,通过实验探究,让学生经历科学探究的过程,掌握控制变量法这一重要的科学研究方法,为后续学习牛顿第二定律及解决力学问题打下坚实的基础。
在教材的编排上,本节内容先通过生活中的实例,引导学生思考加速度与力、质量的关系,然后提出探究的问题,接着介绍实验的设计思路、实验器材、实验步骤以及数据处理的方法,最后得出实验结论。
教材的这种编排,符合学生的认知规律,有助于培养学生的科学思维和探究能力。
二、学情分析在知识层面上,学生已经学习了运动学的相关知识,知道了加速度的概念,对力和运动的关系也有了一定的认识,但对于加速度与力、质量的定量关系还不清楚。
在能力层面上,高一学生已经具备了一定的观察能力、分析能力和逻辑推理能力,但在实验设计和数据处理方面还比较薄弱,需要在教师的引导下逐步提高。
在心理层面上,学生对物理实验充满好奇和兴趣,有较强的求知欲和探索精神,但在实验过程中可能会遇到困难和挫折,需要教师及时给予鼓励和帮助。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)理解加速度与力、质量的关系。
(2)掌握控制变量法在实验中的应用。
(3)学会使用打点计时器测量加速度。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究,培养学生提出问题、设计实验、进行实验、收集数据、分析数据、得出结论的能力。
(2)让学生经历科学探究的过程,体会科学探究的方法,培养学生的创新精神和实践能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过实验探究,培养学生实事求是的科学态度和团队合作精神。
(2)激发学生对物理的兴趣,培养学生的探索精神和创新意识。
四、教学重难点1、教学重点(1)探究加速度与力、质量的关系的实验设计和实验操作。
(一)实验:探究加速度与力、质量的关系说课稿尊敬的各位评委老师,大家上午好!我是高中物理组x号考生。
我今天说课的题目是《摩擦力》,下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法学法、教学过程及板书设计几个方面展开我的说课。
首先,谈一下我对教材的理解。
《实验:探究加速度与力、质量的关系》选自人教版高中物理必修一第四章第二节,牛顿第二定律是动力学的核心规律,而探究加速度与力和质量的关系是学习牛顿第二定律的重要铺垫。
此外,本节是探索规律的实验,实验中用到的控制变量法和对数据的处理方法在物理的学习中都十分重要。
因此本节课的教学至关重要。
新课程方案要求教师育人为本,分析学生是备课的重要环节。
学生已经学习了加速度的测量、受力分析,牛顿第一定律,牛顿第三定律、这都为本节课的学习奠定了基础。
此外,学生通过之前使用打点计时器测加速度,探究两个互成角度的力的合成规律等实验,已具备了一定的实验探究能力,而且高一学生动手能力强,乐于动手探索。
基于以上的教材和学情分析,我制定了如下教学目标。
1.会通过实验探究加速度与力、质量的关系,知道如何平衡摩擦力,体会探究过程的科学性和严谨性。
2.让学生感悟控制变量法、图像法在科学探究中的应用。
经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程,能够依据要求进行实验设计基于以上教学目标,我确定了这节课的重难点,重点是探究加速度与力、质量的关系,难点是实验数据的处理。
教学有法,教无定法,贵在得法,为了突出重点,突破难点,本节课我将采用讲授、分组实验的教学方法。
同时为了体现学生是学习的主体,我将引导学生采用自主学习法和合作探究法学习本节课的内容。
下面我将围绕教什么,怎么教,为什么这么教为重点说一说教学过程的设计。
1.创设情境,提出问题。
我将在多媒体播放牵引力相同的空车和装满货物的车的启动过程,通过空车启动快,让学生思考,加速度与什么有关。
随后再播放质量接近的比赛用的小汽车与一般的小汽车的启动情况,通过比赛用的小汽车启动快,让学生思考,加速度与什么有关。
实验:探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1.物理观念通过实验认识加速度与力、质量之间的定量关系。
掌握牛顿第二定律(F=ma)的数学表达式,并理解其物理意义。
深刻理解力是产生加速度的原因,以及加速度方向与合外力方向间的矢量关系。
2.科学思维通过实验及数据处理,培养学生观察、分析、归纳总结的能力。
培养学生运用控制变量法研究物理问题的能力。
3.科学探究通过实践和探究,让学生感觉科学就在身边。
培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,树立正确的世界观和唯物主义观。
4.科学态度与责任培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重难点重点:通过实验探究加速度与力、质量之间的定量关系,得出牛顿第二定律。
难点:理解并掌握牛顿第二定律的物理意义,以及如何在实验中准确测量和计算加速度、力和质量。
三、教学分析本实验基于新人教版高中物理必修1第四章第二节的内容,主要研究物体的加速度a与物体所受的外力F及物体的质量m之间的定量关系。
通过实验,学生可以更直观地理解牛顿第二定律,并掌握其应用。
四、教学过程教学环节教师活动设计意图新课导入(一)引入新课通过复习牛顿第一定律,引导学生理解力是改变物体运动状态(即产生加速度)的原因。
提出问题:物体的加速度与哪些因素有关?它们之间有何定量关系?用生动形象的画面激活学生的思维,培养学生学习的兴趣。
课内探究(二)实验设计控制变量法:在探究加速度与力的关系时,保持小车质量不变,改变施加在小车上的力(通过增减钩码数量实现)。
在探究加速度与质量的关系时,保持施加在小车上的力不变,改变小车的质量(通过在小车上增减砝码实现)。
实验原理:利用打点计时器或测量小车在相同时间内的位移来反映加速度的大小(位移与加速度成正比)。
通过测量小车的质量(使用天平)和施加在小车上的力(通过测量钩码重力得到),结合实验数据探究加速度与力、质量的关系。
实验探究加速度与力、质量之间的关系,为了解决这个问题,需要考虑几个问题:
首先,我们要考虑力和质量之间的关系,一般来说,力越大,质量越大,反之,力越小,质量越小。
所以,在实验中,我们需要确定不同的力和质量,以便检测它们之间的关系。
其次,我们要考虑加速度和力、质量的关系。
一般来说,力越大,加速度越大,反之,力越小,加速度越小。
所以,我们需要测量不同的力和质量,以及它们产生的加速度,以
便检验其关系。
最后,我们还要考虑力、质量和加速度之间的关系。
一般来说,力与质量和加速度之间存在着一定的关系,这种关系可以表示为力乘以质量等于加速度。
所以,在实验中,我们需要测量不同的力、质量和加速度,以及它们之间的关系,以便验证它们之间的关系。
总之,要探究加速度与力、质量之间的关系,我们必须考虑力与质量之间的关系,加
速度与力、质量之间的关系,以及力、质量与加速度之间的关系,在实验中测量不同的力、质量和加速度,以及它们之间的关系,以便得出最终的结论。
“探究加速度与力、质量的关系”教学设计
(沪科版必修一)
一、【教材依据】
沪科版高中物理必修一第五章第二节“研究力和运动的关系”。
二、【设计思路】
1、指导思想:
依据新课程中的学生科学探究能力目标和实验能力目标,结合探究教学理论、学习理论和物理学发展过程,按照新课程理念,在课堂教学中充分把握以教师为主导,学生为主体的教学原则,让学生亲身体验一个理论产生的全过程,深刻领会牛顿运动定律的实质。
2、设计理念:
研究加速度与力、质量的关系的实验有多种做方案,根据学校实验条件,结合学生实际情况,我确定采用教材中的实验方案,采取教师指导下学生自主探究的方法进行教学。
在实验探究过程中培养学生的动手操作能力,思维逻辑能力,团结协助等品质。
让学生自主学习,积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,帮助学生学习物理知识与技能,培养其科学探究能力,使学生亲身经历实验探究的过程,体会探索自然规律的艰辛与喜悦,逐步形成科学态度与科学精神。
3、教材分析:
本节课是沪科版高中物理必修一第五章《研究力和运动的关系》的第二节,主要是通过实验探究的方法研究物体的加速度a跟物体受的外力F及物体的质量m三者之间的定量关系。
传统教材中这节课先进行牛顿第二定律内容的教学,然后再用实验验证牛顿第二定律,注重的是知识的再现,而现行教材则是将本节从原来的牛顿第二定律中单独取抽出作为一节实验探究课让学生分组自行设计方案,进行实验探究,并通过实验数据的分析归纳得结论。
在第一节中教材通过伽利略的理想实验的推理过程已经使学生对力和运动的关系有了初步的认识——力的是改变物体运动状态的
原因,物体在力的作用下运动状态要发生改变,而惯性(质量)又阻碍运动状态的改变,这是一个问题中的矛盾双方,教材将本节课安排为实验探究课,既能巩固学生对牛顿第一定律的认识,帮助学生澄清物体运动状态改变的难易程度,又能通过实验探究理解加速度与力和物体的质量之间的关系,为下一节牛顿第二定律的提出奠定重要基础,起到承上启下的作用。
4、学情分析:
通过初中两年的物理学习,已经深刻了解了实验研究物理问题的科学方法以及探究式学习方法在学习物理知识中的重要作用。
加之高中阶段的学习,学生对加速度的概念和牛顿第一定律有了基本的认识——知道了力是产生加速度的原因,而且学生逻辑推理能力和抽象思维的能力与初中相比也有了较大的提高,这都为学生能顺利完成本节实验探究奠定了良好的基础。
当然学生在具体细节的操作上、实验数据的分析及实验误差的分析等方面不可能做得尽善尽美,若是教师若能进行适当的引导,还是可以达到本节课的教学目标的。
5、教学方法分析
依据教学目标和学情分析,以及建构主义理论和新课程理念确定本节课的教学方法为:实验探究法。
6、课程标准解读
课程标准对本节课的要求为:通过实验探究加速度与物体质量、物体受力的关系。
课程标准中所使用的行为动词“探究”就是要让学生亲自设计实验,通过实验操作,实验数据处理分析交流实验结果等环节找出加速度与力、质量的关系。
“探究”说明课程标准倡导学生自主探究,让学生尝试应用科学探究的方法研究物理问题,验证物理规律。
“实验探究”的方法体现三维目标中的过程和方法,本节还需要运用的研究物理的方法控制变量法和化曲为直法,实验过程对实验数据的处理、分析与论证、评估与交流则体现了三维目标中的知识与技能及情感态度与价值观。
三、【教学目标】
知识与技能:
1、理解加速度的大小与力和质量的关系。
2、通过实验探究加速度与力和质量的半定量关系。
3、知道平衡摩擦力的方法。
4、培养学生动手操作能力。
过程与方法:
1、学生自己设计并定量地探究加速度和力、物体质量之间的关系。
2、知道用控制变量法探究多变量物理问题。
3、会用图象法描述物理规律。
4、知道由a—m图像向a—1/m 图像转化的化曲为直法在物理学中的应用。
情感态度与价值观:
1、通过探究实验,培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2、激发学生的求知欲和创新精神,培养与他人合作的团队精神。
3、体会探究过程的基本环节并在活动中获得成就感。
现代教学手段的的应用:
四、【教学重点及其教学策略】:
重点:①控制变量法的使用。
②如何提出实验方案并使用实验方案合理可行。
③实验数据的分析与处理。
策略:通过类比初中阶段电流与电压电阻的过程,使学生学会多变量的研究方法。
同时在探究活动中让学生展开充分的讨论交流,体会实验探究的合理性,严谨性和必要性,在实验探究的基础上引导学生借助图像法对实验结果进行深入细致的分析和思考。
五、【教学难点及其教学策略】:
难点:通过探究实验,认识并总结出结论。
策略:联系生活中的生活现象,引导学生自己提出问题,积极猜想与假设,并类比以前研究多变量问题时的成功经验,自行设计实验方法,并通过不断交流补充,完善实验试验步骤,从而完成自主探究的过程,并通过对实验数据的分析处理得出结论,加深学生对牛顿第二定律的深刻理解。
六、【教学准备】:
实物投影仪、多媒体课件,小车,一端带定滑轮的长木板,带小
盘的细线,砝码(规格:10g、20g、30g、40g,用作牵引小车的力),钩码(50g)4个(用来改变小车的质量),打点计时器(套数:够全班4人一组用的,一般学校都应该有这样的器材),纸带,
七、【教学过程】
八、【教学反思】
本节内容是一实验探究课,为突出新课程的理念,教学过程中我主要突出以下几个方面:
1、让学生获得体验。
科学探究的目的不仅仅在于得出结论,更重要的是经历实验探究的整个过程。
由于在一节课内很难使学生经历从“提出问题、猜想假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估与交流”的全过程,并且本实验是高中阶段的第一个探究性试验,对于以后的探究性实验具有示范作用,所以本节内容我用了两个课时:第一课时主要完成进行实验设计任务,第二课时进行实验并通过交流流得出实验结论。
2、突出学生的主体地位。
实验思想和方案的确立比进行实验本身更重要。
因此在实验思想和方案实验方案的确立过程中,我注重学生的积极参与过程,既肯定学生开放性的设计思维过程,同时引导学生思维的完整和设计的可能性和可行性的讨论,注意集体的智慧的发挥,培养他们团队的合作意识。
当然在此过程中可能会出现不可预知的情况,作为老师,应该肯定学生可能出现的每一种的想法,放手让学生去做,允许学生犯错,让学生亲身体会科学的道路上不总是一帆风顺的。
3、加强实验的探究过程,弱化数据的处理过程。
即便两个课时,教学任务也很重,为了加快节奏,避免学生在课堂上由于处理数据浪费大量的时间,老师可以借助office自带软件中的excel软件帮助
学生对得出的实验数据进行处理。
4、分析论证与评估交流两个环节,分析误差产生原因,优化实验方案,使其形成科学态度与科学精神。